(57)【要約】【課題】  エンジンが無負荷最高回転速度を超え制限回転速度に達しない速度領域で過回転することにより損傷するのを防止できるようにした建設機械を提供する。【解決手段】  油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３を駆動するエンジン１と、エンジン１のスロットル８の操作量及びエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を制御するエンジン制御装置とを備えた建設機械において、スロットル８の操作量及びエンジン回転数が入力され、両者の値に基づいてスロットル８が全開状態にあり、かつ、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えた状態にあるか否かを判定できるコントローラ７を設けて、コントローラ７により、スロットル及びエンジン回転数がこうした状態にあると判定されたときには、エンジン回転数が無負荷最高回転速度になるまでスロットルの操作量を低減してエンジン制御装置に送り、そうでないと判定されたときには、スロットルの操作量を低減せずにエンジン制御装置に送るように構成した。【選択図】        図１
2006083829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械の油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動するエンジンと、このエンジンのスロットルの操作量に関する信号値及びエンジン回転数に関する信号値に基づいて燃料噴射量を制御するエンジン制御装置とを備えた建設機械において、エンジンのスロットルの操作量に関する信号値及びエンジン回転数に関する信号値が入力され、これらの信号値に基づいてスロットルが全開状態にあり、かつ、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えた状態にあるか否かを判定することができるコントローラを設けて、このコントローラにより、スロットル及びエンジン回転数がこうした状態にあると判定されたときには、エンジン回転数が無負荷最高回転速度になるまでスロットルの操作量に関する信号値を低減してエンジン制御装置に送り、そうでないと判定されたときには、スロットルの操作量に関する信号値を低減せずにエンジン制御装置に送るように構成したことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
エンジン回転数が無負荷最高回転速度になるまでスロットルの操作量に関する信号値を低減する場合において、エンジン回転数が無負荷最高回転速度になったときの低減したスロットルの操作量に関する信号値を記憶させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えたときにこのことを報知する報知手段を付設したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動するエンジンと、このエンジンを制御するエンジン制御装置とを備えた建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械は、通常、クローラやホイール等により走行する下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に設置された上部旋回体とを設けて構成され、この上部旋回体には、種々の作業を行うための作業装置としてのフロントが設置されている。そのため、建設機械は、下部走行体を走行させるための走行用油圧モータ、上部旋回体を旋回させるための旋回用油圧モータ、フロントを構成するための油圧シリンダ等、種々の油圧アクチュエータを備えている。これに伴って、こうした油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生させる油圧ポンプが設置されており、さらに、この油圧ポンプを駆動するためにエンジン（ディーゼルエンジン）が設置されている。
【０００３】
建設機械は、種々の油圧アクチュエータを駆動して多様な作業を行うため、エンジンにかかる負荷の変動が激しいが、特に建設機械のエンジンにあっては、こうした負荷の変動に対して、過渡状態を除いては、定格回転数以上の高い回転数で運転しながら相応のエンジン出力を供給するという設計思想の下にエンジンを選定している。建設機械に搭載されるこうした特性のエンジンは、例えば特許文献１に記載されている。この建設機械のエンジンは、特許文献１の図８に示されているように、定格回転数以下ではトルクライズ特性を有し、定格回転数からハイアイドル回転数（後述する「無負荷最高回転速度」でのエンジン回転数）の範囲でエンジントルク及び出力ともに減少する特性を有する。
【０００４】
この特性を、エンジン回転数とエンジントルク及び出力との関係を示す図７に基づいて具体的に説明すると、負荷（前記油圧ポンプのポンプ入力）が最大のときには、エンジンは、定格出力となって定格回転数付近で運転され、負荷が小さくなるに応じてエンジントルク及び出力の双方が減少して、エンジン回転数が定格回転数からハイアイドル回転数の方に移行する。一方、負荷がエンジンの定格出力よりも一時的に大きくなるというような過渡状態では、エンジン回転数が定格回転数より低下することも、時にはあるが、このようなときには、エンジンのトルクライズ特性によりエンジントルクが上昇して、エンジンストールを防止するようにしている。
【０００５】
以上のように、建設機械のエンジンは、定常状態では、定格回転数からハイアイドル回転数の範囲の高いエンジン回転数で運転するようにしている。こうしたエンジン制御を行うことにより、種々の油圧アクチュエータを駆動して建設作業を実施している際に負荷が急に変動しても、油圧アクチュエータを常に敏速に駆動して所期の作業を円滑に行うことができる。ディーゼルエンジンは、走行用として一般車輌でも設置されているが、一般車輌では、エンジン回転数を、負荷をかけるときだけ上げ、無負荷時には下げるようにしている。
【０００６】
このように、一般車輌においては、エンジン回転数を負荷の有無に応じて増減するのに対し、建設機械では、エンジンを負荷の有無にかかわりなく、高回転で運転しており、この点において、建設機械は、一般車輌にはみられない特質をエンジン制御機構に有する。建設機械では、このようにエンジンを無負荷時でも高い回転数で運転しているため、エンジン制御機構は、特にスロットルの全開状態での無負荷時に、エンジン回転数が過度に高くならないようにするためのオーバラン防止制御手段を備えている。本発明は、こうした建設機械のエンジン制御機構について、エンジンの耐久性を従来よりも向上させ得るように改良を加えようとするものである。
【０００７】
そこで、その改良点を容易に理解できるようするため、従来の建設機械やこれに設置したエンジン及びその周辺の構造やエンジン制御機構について、図３乃至図６を用いて説明する。図３は、従来の建設機械の一例を示す斜視図、図４は、図３の建設機械に設置したエンジン及びその周辺の構造を示す斜視図、図５は、従来の建設機械に設けられたエンジン制御機構を示すブロック図、図６は、図５の建設機械のエンジン制御機構中のアクチュエータの詳細を示す側面図である。なお、これらの図には、建設機械として、出願人が開発した自走式の油圧ショベルを例にして、その構造を示している。
【０００８】
まず、従来の建設機械やこれに設置したエンジン及びその周辺の構造について、図３及び図４を用いて説明する。
【０００９】
これらの図において、１は旋回フレーム２３上に設置され油圧ポンプ３を駆動するエンジン（ディーゼルエンジン）、１ａはこのエンジン１の燃料噴射ポンプ（図４参照）、３は旋回フレーム２３上に設置され、建設機械の油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する油圧ポンプ、４（５）はフライホイールケース２ａに設けられエンジン回転数を検出するパルスセンサ（図４参照）、２１は上部旋回体２２を設置するための基台となり作業現場を走行することが可能なクローラ式の下部走行体、２２はこの下部走行体２１上に旋回可能に搭載された旋回フレーム２３とこの旋回フレーム２３の上部に設置された諸装置からなる上部旋回体、２３はこの上部旋回体２２の基盤となる旋回フレーム、２４は油圧ショベルの操縦を行うための運転室、２５は土砂の掘削作業等を行うための油圧ショベルの作業装置としてのフロント、２６はこのフロント２５による作業時に旋回フレーム２３に作用する外力と釣り合わせるためのカウンタウエイトである。
【００１０】
油圧ポンプ３は、旋回フレーム２３上に図４に示すように多数設置され、下部走行体２１を走行させるための走行用油圧モータ、旋回フレーム２３を旋回させるための旋回用油圧モータ、フロント２５を構成するブームシリンダ２５ｄやアームシリンダ２５ｅやバケットシリンダ２５ｆ等の建設機械の種々の油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する。これらの油圧ポンプ３やこれらの油圧ポンプ３を駆動するためのエンジン１やこれらの関連装置は、エンジンルームを形成するための図示しない建屋カバー内に設置される。旋回フレーム２３上には、こうした建屋カバー、運転室２４、カウンタウエイト２６等の諸装置が設置されている。上部旋回体２２は、これらの諸装置と旋回フレーム２３との集合体を総称するものである。
【００１１】
フロント２５は、旋回フレーム２５上の運転室２４の傍らに設置され、作業用の腕として、後端部が旋回フレーム２３上に傾動可能に軸着して設置されたブーム２５ａと、後端部がこのブーム２５ａの前端部に揺動可能に軸着されたアーム２５ｂと、このアーム２５ｂの前端部に回動可能にかつ着脱可能に軸着されて土砂の掘削等を行うバケット２５ｃとを備えている。また、これらの作業用の腕を駆動するための油圧アクチュエータとして、伸縮させてブーム２５ａを傾動させるように駆動するブームシリンダ２５ｄと、伸縮させてアーム２５ｂを揺動させるように駆動するアームシリンダ２５ｅと、伸縮させてバケット２５ｃやこれと交換して使用されるブレーカや小割機等のアタッチメントを駆動するバケットシリンダ２５ｆとを備えている。
【００１２】
エンジン１や油圧ポンプ３や油圧アクチュエータの関連装置について概説すると、２７はエンジン１の燃料を貯溜するための燃料タンク、２８はエンジン１の冷却水を冷却するためのラジエータ、２９はこのラジエータ２８を空冷する空気流を起すためのラジエータファン、３０は作動油を貯溜するための作動油タンク、３１は油圧ポンプ３から前記の種々の油圧アクチュエータへ供給される圧油の流れや流量を切り換えて油圧アクチュエータの駆動を制御する方向切換弁としてのコントロールバルブ、３２は作動油を冷却するためのオイルクーラ、３３はこのオイルクーラ３２を空冷する空気流を起すためのオイルクーラファンである。
【００１３】
次に、図５及び図６に基づき、出願人が開発した従来の建設機械に設けられていたエンジン制御機構について説明する。これらの図において既述の図３及び図４と同一の符号を付けた部分は、これら図３及び図４と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００１４】
図５において、１は既述のエンジン（ディーゼルエンジン）、２はこのエンジン１のクランク軸に設けたフライホイール、３はエンジン１で駆動される既述の油圧ポンプ、４，５はエンジン回転数を検出する既述のパルスセンサ、６はパルスセンサ５で検出されたエンジン回転数に関する信号値及びエンジン１のスロットル８の操作レバー８ａの操作量に関する信号値に基づいて燃料噴射量を制御するエンジン制御装置としてのＥＣＭ（EngineControl Module ）、７は油圧ショベルの油圧回路系統の制御等、油圧ショベル全般の制御を行うためのマイクロコンピュータ、８はオペレータが操作レバー８ａを操作することによりエンジン１の吸気量を任意に調節することができるスロットル、９はパルスセンサ４で検出されたエンジン回転数を表示するためのタコメータ、１０はＥＣＭ６からの指令信号に従って燃料噴射ポンプ１ａからの燃料噴射量（燃料噴射ポンプ１ａから噴射弁を通じて噴射される燃料の量）を調節するアクチュエータである。
【００１５】
フライホイール２には、周方向に等間隔で歯車状の多数の歯を設けており、パルスセンサ４，５は、フライホイール２の回転時に通過する歯の数を検知することにより、エンジン回転数であるフライホイール２の回転数を検出する。マイクロコンピュータ７は、前記のように油圧ショベル全般の制御を行い、例えば、油圧ポンプ３の圧力及び回転数に関する検出値に基づいて、負荷が低いときには油圧ポンプ３の傾転を下げるというように負荷に応じて傾転を制御する働きをする。しかしながら、エンジン制御装置との関連においては、図５に示すように、パルスセンサ４での検出結果をエンジン回転数に換算してタコメータ９に表示させる機能しか果たしていない。
【００１６】
スロットル８には、操作レバー８ａの操作量を検出することができるようにスロットルセンサが付設されており、このスロットルセンサからは、その操作レバー８ａの操作量に関する検出値が信号電圧の形態でＥＣＭ６に送られる。ＥＣＭ６は、コントローラで構成されて、スロットル８の操作量に見合ったエンジン回転数の設定値に関する情報が記憶されており、パルスセンサ５から入力されたエンジン回転数を、当該スロットル８の操作量に対応するエンジン回転数の設定値と比較しながら、エンジン回転数の実際値がその設定値になるように指令信号を発して燃料噴射ポンプ１ａからの燃料噴射量を制御する。
【００１７】
ＥＣＭ６でこうした制御をする場合、エンジン回転数が過大な負荷により低下するのは別にして、エンジン１にかかる負荷が変動しても、エンジン回転数は、図７により説明したように、定格回転数前後からハイアイドルすなわち無負荷最高回転速度（無負荷にしたとき安定して運転可能なエンジンの最高回転速度）の間の回転速度範囲で安定するように制御している。
【００１８】
すなわち、負荷の増加によりエンジン回転数が低下しようとしたときには、燃料噴射ポンプ１ａからの燃料噴射量を増加するように制御し、負荷の減少によりエンジン回転数が上昇しようとしたときには、燃料噴射量を減少するように制御することにより、負荷の変動に対して、エンジン出力がスロットル８の当該操作量に見合った値となるように、エンジン回転数を前記の回転速度範囲で制御している。そして、スロットル８をフルスロットルにした状態（操作レバー８ａの操作量を最大にした状態）において、無負荷時には、エンジン回転数が無負荷最高回転速度になるように制御している。また、スロットル８をフルスロットルにした状態において、エンジン１に負荷をかけたときには、その負荷に見合った出力が得られるようにエンジン回転数を低下させ、最大負荷のときには、エンジン回転数が定格回転数前後となるように制御している。
【００１９】
ところで、建設機械は、各種油圧アクチュエータを駆動して多様な作業を行うために、負荷の変動が激しいが、前記のようにエンジン回転数は、定格回転数前後から無負荷最高回転数の間で安定するように制御していて、無負荷でも回転数を下げることなく高い回転数で運転しているため、建設機械による作業時に負荷が急に変動しても、油圧アクチュエータを常に敏速に駆動して所期の作業を円滑に行うことができる。ＥＣＭに係るエンジン制御装置ではないが、この種のエンジン制御装置は、特許文献２に記載されている。
【００２０】
ＥＣＭ６による燃料噴射量の制御は、アクチュエータ１０を介して行われるので、このアクチュエータ１０やその関連機器の詳細を、図６を用いて説明する。
【００２１】
このアクチュエータ１０は、ＥＣＭ６からの指令信号により回動運動を行うように構成され、その指令信号に応じて回動量が制御される。１１はこのアクチュエータ１０に取り付けられその回動に伴って揺動運動をするレバー、１２はこのレバー１１の揺動運動が伝達される第１のリンク、１３はこの第１のリンク１２の運動が伝達される第２のリンク、１４はこの第２のリンク１３の運動が伝達される第３のリンク、１５はこの第３のリンク１４の運動が伝達される第４のリンク、１６はこの第４のリンク１５の運動が伝達される第５のリンク、１７はこの第５のリンク１６の運動が伝達される第６のリンク、１８はこの第６のリンク１７の運動が伝達されて前後方向に直線運動して燃料噴射量の調節手段を作動させるガバナラック、１９はレバー１１の揺動運動を規制するストッパである。
【００２２】
レバー１１及びリンク１２〜１７からなる一連の機構は、アクチュエータ１０の回動運動をガバナラック１８の直線運動に変換し得るように組み立てられている。第１のリンク１２、第４のリンク１５及び第６のリンク１７は、複数の分割片をそれぞれアジャスタスクリュ（調整ネジ）１２ａ，１５ａ，１７ａで連結して構成されており、アジャスタスクリュ１２ａ，１５ａ，１７ａを回すことにより長さを微調整できるようにしている。燃料噴射ポンプ１ａからの燃料噴射量は、ガバナラック１８の直線運動の量に応じて調整できるように構成されている。したがって、ＥＣＭ６から指令信号が発せられると、アクチュエータ１０が回動してガバナラック１８がその軸線方向に直線運動し、これにより、燃料噴射量をＥＣＭ６の指令信号に従って制御することができる。また、アジャスタスクリュ１２ａ，１５ａ，１７ａの回動量を調節することより、ＥＣＭ６の指令に応じて燃料噴射ポンプ１ａの噴射弁から適切な量の燃料が噴射されるように微調整することができる。
【００２３】
ところで、建設機械では、スロットル８を全開状態（フルスロットルの状態乃至はフルスロットルに近い状態）にしてエンジン１を駆動することが多い。このような場合、ＥＣＭ６では、エンジン回転数を無負荷最高回転速度やこれに近い回転速度にするように制御するため、例えばアジャスタスクリュ１２ａ，１５ａ，１７ａによるリンク１２，１５，１７の長さの調整に誤差が生じる等、ＥＣＭ６やその関連機構に不具合が生じると、無負荷時にエンジン１が無負荷最高回転速度よりも高い回転数で過回転して危険である。こうしたことから、ＥＣＭ６には、エンジン１の過回転による危険を防ぐためのオーバラン防止制御手段を設けていた。すなわち、無負荷最高回転速度を超えた点に、エンジン１の過回転による危険を防ぐための限界値として制限回転速度を設定し、この制限回転速度をしきい値として、エンジン回転数がこのしきい値に達したときには、燃料噴射ポンプ１ａからの燃料噴射量を減少させるように制御していた。ＥＣＭ６では、以上のほか種々のことが行われるが、これらのことは、本発明に直接関係しないので、説明を省略する。
【特許文献１】特開２００１ー１２２７４号公報（３頁、図８）
【特許文献２】特開平１０ー２２０２７３号公報（２頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、エンジン回転数が無負荷最高回転速度をほんの僅かだけ瞬間的に超えた場合のような一過性の現象によりオーバーラン防止制御手段が頻繁に作動すると、建設作業の円滑な遂行に支障が生じるため、オーバーラン防止制御手段では、無負荷最高回転速度との間にある程度のギャップを設けて、制限回転速度としてのしきい回転数を設定するようにしている。エンジン回転数がこのしきい回転数を超えたときは、当然危険であってこれを是正しなければならないのは勿論であるが、しきい回転数に達していないときであっても、無負荷最高回転速度を超えたときには、エンジンに損傷をもたらす危険性があることが判明した。例えば、こうした過回転でエンジンを駆動し続けると、エンジンのピストン及びシリンダの摺動部間に油切れが生じて両者の摺動部に焼き付きが生じ、ひいては、エンジンの耐久性を低下させる。しかしながら、従来の建設機械にあっては、こうした事態を回避し得るようにするための制御機能をエンジン制御装置が備えていない。
【００２５】
本発明は、従来の技術にみられるこうした問題を解決するために創作されたものであって、その技術課題は、エンジンが無負荷最高回転速度を超え制限回転速度に達しない速度領域において過回転することにより損傷するのを防止することができるようにした建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、前記の技術課題を達成するため、
建設機械の油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動するエンジンと、このエンジンのスロットルの操作量に関する信号値及びエンジン回転数に関する信号値に基づいて燃料噴射量を制御するエンジン制御装置とを備えた建設機械において、
エンジンのスロットルの操作量に関する信号値及びエンジン回転数に関する信号値が入力され、これらの信号値に基づいてスロットルが全開状態にあり、かつ、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えた状態にあるか否かを判定することができるコントローラを設けて、このコントローラにより、スロットル及びエンジン回転数がこうした状態にあると判定されたときには、エンジン回転数が無負荷最高回転速度になるまでスロットルの操作量に関する信号値を低減してエンジン制御装置に送り、そうでないと判定されたときには、スロットルの操作量に関する信号値を低減せずにエンジン制御装置に送るように構成した。
【００２７】
従来の建設機械では、エンジン制御装置やその関連機構の不具合により、エンジンのスロットルの全開時にエンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えて過回転する危険性があるため、オーバーラン防止制御手段を設けて、エンジン回転数が制限回転速度に達したときにエンジン回転数を下げるようにしていたが、無負荷最高回転速度を超えた制限回転速度未満の速度領域でのエンジンの過回転による損傷を回避することができなかった。
【００２８】
これに対して、本発明の建設機械では、エンジンのスロットルの操作量に関する信号値を、従来のようにエンジン制御装置に直ちに送ることなく、一旦コントローラに入力し、スロットルが全開状態にあり、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えた状態にあるときには、この操作量に関する信号値をコントローラにより低減してエンジン制御装置に送る。そして、こうしたエンジン制御を、実際値としてのエンジン回転数に関する信号値をコントローラに入力してフィードバックしながら、エンジン回転数が無負荷最高回転速度に低下するまで続けるので、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えても、そのエンジン回転数を、無負荷最高回転速度を超えないように確実かつ速やかに復帰させることができる。したがって、本発明の建設機械によれば、エンジンが無負荷最高回転速度を超え制限回転速度に達しない速度領域において過回転することにより損傷するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以下の説明から明らかなように、本発明の建設機械は、前記〔課題を解決するための手段〕の項に示したように構成しているので、エンジンが無負荷最高回転速度を超え制限回転速度に達しない速度領域において過回転することにより損傷するのを防止することができる。その結果、従来のオーバラン防止制御手段では回避することができなかったこうした速度領域でのエンジンの過回転を是正することができて、エンジンのピストン及びシリンダの摺動部に焼き付きが生じる等のエンジンへのダメージを未然に防止することができて、エンジンの耐久性を従来よりも向上させることができる。
【００３０】
本発明の建設機械を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化すれば、スロットルの全開状態でエンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えた場合にこれを是正する前記のエンジン制御を実施したときに、エンジン回転数が無負荷最高回転速度になったときの低減したスロットルの操作量に関する信号値を記憶するようにしているので、それ以降に前記のエンジン制御を行う場合には、フィードバック制御を行うことなく、その記憶したスロットルの操作量に関する信号値をエンジン制御装置に直接送るようにすれば足り、エンジン制御を迅速に行うことができる。
【００３１】
すでに述べたように、本発明の建設機械は、エンジンが無負荷最高回転速度を超えて過回転しても、エンジンの損傷を防止して問題が生じないように構成されているが、本来的には、建設機械の製作時や整備点検時の検査でこうしたエンジンの過回転を発見して、エンジンが無負荷最高回転速度を超えて過回転しないように手当することが望ましい。本発明の建設機械を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項３に記載のように具体化すれば、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えたときにこのことを報知する報知手段を付設しているので、こうしたエンジンの過回転を発見するための建設機械の製作時や整備点検時における検査をきわめて能率的に行うことができる。また、建設機械の整備点検時において、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えたことを報知手段が報知したときに、タコメータ等のエンジン回転数の表示手段でエンジン回転数の実際値を確認することにより、この実際値の無負荷最高回転速度に対する誤差を確認することができるので、建設機械の整備を適正、迅速に行うための有益な情報を簡便に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを図１及び図２を用いて説明することにより、本発明を実施するための望ましい形態を明らかにする。
【００３３】
図１は、本発明の建設機械に設けられるエンジン制御機構の例を示すブロック図、図２は、図１のエンジン制御機構中のマイクロコンピュータの作用を説明するための流れ図である。
【００３４】
これらの図おいて既述の図３乃至図６と同一の符号を付けた部分は、これら図３乃至図６と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００３５】
本発明の建設機械を具体化した以下に述べる例の建設機械は、図３乃至図６の従来の建設機械と同様、自走式の油圧ショベルに関するものであり、建設機械の油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する油圧ポンプ３と、この油圧ポンプ３を駆動するエンジン１と、このエンジン１のスロットル８の操作量に関する信号値及びエンジン回転数に関する信号値に基づいて燃料噴射ポンプ１ａからの燃料噴射量を制御するエンジン制御装置としてのＥＣＭ６と、油圧ショベル全般の制御を行うためのマイクロコンピュータ７とを備えていて、この点では、従来の建設機械と変わらない。また、ここに示す例では、従来の建設機械と同様、エンジン１がオーバランしてエンジン回転数が制限回転速度としてのしきい回転数に達したときにオーバランを防止するようにエンジン回転数を制御するオーバーラン防止制御手段も、ＥＣＭ６に設けている。
【００３６】
以下、本発明を具体化した建設機械の特徴的な構造を中心に説明する。本建設機械の最大の特徴は、マイクロコンピュータ７にあり、このマイクロコンピュータ７には、従来の建設機械と同様、パルスセンサ４で検出されたエンジン回転数に関する信号値が入力されてエンジン回転数の実際値をタコメータ９に表示するほか、スロットル８の操作量に関する信号値がスロットルセンサから信号電圧の形態で入力される。また、マイクロコンピュータ７には、無負荷最高回転速度に関する設定値が記憶されているとともに、スロットル８の操作量に関する信号値及びエンジン回転数に関する信号値に基づいて、スロットル８が全開状態にあり、かつ、エンジン回転数が無負荷最高回転速度に関する設定値を超えた状態にあるか否かを判定するための判定手段が記憶されている。マイクロコンピュータ７に入力されたスロットル８の操作量に関する信号値は、この判定手段での判定結果に基づいて、次のようにマイクロコンピュータ７で処理されてＥＣＭ６に送られる。
【００３７】
このマイクロコンピュータ７は、スロットル８が全開状態にあり、かつ、エンジン回転数が無負荷最高回転速度に関する設定値を超えた状態にあると判定したときに、エンジン回転数が無負荷最高回転速度になるまでスロットル８の操作量に関する信号値を漸次低減してＥＣＭ６に送る。また、スロットル８及びエンジン回転数の少なくとも一方がこうした状態にない判定したときには、スロットル８の操作量に関する信号値を従来と同様に低減せずにＥＣＭ６に送る。このＥＣＭ６に送られるスロットル８の操作量に関する信号値は、信号電圧の形態で送られる。
【００３８】
前記判定手段での判定結果に基づいてスロットル８の操作量に関する信号値を低減したときには、エンジン回転数が無負荷最高回転速度になったときの低減したスロットル８の操作量に関する信号値をマイクロコンピュータ７の記憶装置に記憶させる。図示はしていないが、図１のエンジン制御機構には、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えたときに、マイクロコンピュータ７の指令信号によりこのことを報知するブザーやパイロットランプ等の報知手段を付設している。
【００３９】
次に、図２の流れ図に基づき、本発明と関連するマイクロコンピュータ７の基本的な作用について説明する。
【００４０】
いま、スロットル８を全開状態にしてエンジン１を駆動すると、マイクロコンピュータ７では、手順１として、パルスセンサ４で検出されたエンジン回転数に関する信号値と予め記憶しているハイアイドル回転数（無負荷最高回転速度）に関する設定値に基づいて、エンジン回転数がハイアイドル回転数を超えているか否かを判定する。その結果、Ｙｅｓ（エンジン回転数がハイアイドル回転数を超えている）と判定されたときには、手順２に移行して、マイクロコンピュータ７では、スロットル８から入力された実際のスロットル信号電圧を下げて信号電圧をＥＣＭ６に送る。こうした制御は、エンジン回転数の実際値としてのパルスセンサ４での検出結果をマイクロコンピュータ７に入力してフィードバックしながら、エンジン回転数がハイアイドル回転数になるまで続行する。
【００４１】
こうした制御を続行した結果、エンジン回転数がハイアイドル回転数に変移したときには、手順１においてＮｏ（エンジン回転数がハイアイドル回転数を超えていない）と判定されて手順３に移行する。一方、手順１の判定により、当初からＮｏと判定されたときにも、手順３に移行する。マイクロコンピュータ７では、手順３において、手順１でＮｏと判定されたときにＥＣＭ６に出力した信号電圧が実際のスロットル信号電圧と等しいか否かを判定する。
【００４２】
この手順３での判定の結果、Ｙｅｓ（ＥＣＭ６に出力した信号電圧が実際のスロットル信号電圧と等しい）と判定されたときには、手順１の判定で当初からＮｏ（エンジン回転数がハイアイドル回転数を超えていない）と判定されたケースであり、図１のエンジン制御機構は、適正に調整、整備されていて正常であるとみることができる。また、Ｎｏ（ＥＣＭ６に出力した信号電圧が実際のスロットル信号電圧よりも低い）と判定されたときには、マイクロコンピュータ７は、手順１での判定がＮｏに転じた時点（スロットル８が全開状態で無負荷時のエンジン回転数がハイアイドル回転数に是正された時点）においてＥＣＭ６に出力した信号電圧を記憶装置に記憶する。
【００４３】
すでに述べたように、従来の建設機械では、ＥＣＭ６やその関連機構の不具合により、スロットル８の全開時にエンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えて過回転する危険性があるため、オーバーラン防止制御手段を設けて、エンジン回転数が制限回転速度に達したときにエンジン回転数を下げるようにしていた。しかしながら、このオーバーラン防止制御手段では、制御を安定化する必要上、しきい回転数としての制限回転速度を、無負荷最高回転速度との間にある程度のギャップを設けて設定するようにしてしていため、無負荷最高回転速度を超えた制限回転速度未満の速度領域でのエンジン１の過回転による損傷を回避することができなかった。
【００４４】
これに対して、本建設機械では、前記したように、スロットル８の操作量に関する信号値としてのスロットル信号電圧を、従来のようにＥＣＭ６に直ちに送ることなく、一旦マイクロコンピュータ７に入力し、マイクロコンピュータ７では、スロットル８が全開状態にあり、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えた状態にあるときに、前記スロットル信号電圧をマイクロコンピュータ７により低減してＥＣＭ６に送る。そして、こうしたエンジン制御を、実際値としてのエンジン回転数に関する信号値をマイクロコンピュータ７に入力してフィードバックしながら、エンジン回転数が無負荷最高回転速度に低下するまで続けるので、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えても、そのエンジン回転数を、無負荷最高回転速度を超えないように確実かつ速やかに復帰させることができる。
【００４５】
したがって、本建設機械によれば、エンジン１が無負荷最高回転速度を超え制限回転速度に達しない速度領域で過回転することにより損傷するのを防止することができる。その結果、従来のオーバラン防止制御手段では回避することができなかったこうした速度領域でのエンジン１の過回転を是正することができて、エンジン１のピストン及びシリンダの摺動部に焼き付きが生じる等のエンジン１へのダメージを未然に防止することができて、エンジン１の耐久性を従来よりも向上させることができる。
【００４６】
本建設機械では、図２の手順１でＹｅｓと判定（スロットル８が全開状態で無負荷時のエンジン回転数がハイアイドル回転数を超えたと判定）された結果、これを是正するための図２の手順２のエンジン制御を実施したときに、図２の手順４に示したように、エンジン回転数が無負荷最高回転速度（ハイアイドル回転数）に是正された時点でＥＣＭ６に出力した信号電圧を特に記憶装置に記憶するようにしているので、それ以降にエンジン制御を行う場合には、前記手順２で述べたようなフィードバック制御を行うことを要しない。すなわち、その記憶装置に記憶したスロットル信号電圧をＥＣＭ６に直接送るようにすれば足り、そのため、エンジン制御を迅速に行うことができる。
【００４７】
前記したように、本建設機械は、エンジン１が無負荷最高回転速度を超えて過回転しても、エンジン１の損傷を防止して問題が生じないように構成されているが、本来的には、建設機械の製作時や整備点検時の検査でこうしたエンジン１の過回転を発見して、エンジン１が無負荷最高回転速度を超えて過回転しないように手当することが望ましい。図１のエンジン制御機構には、前述したように、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えたときにこのことを報知する報知手段（図示せず）を付設しているので、こうしたエンジン１の過回転を発見するための建設機械の製作時や整備点検時における検査をきわめて能率的に行うことができる。また、建設機械の整備点検時において、エンジン回転数が無負荷最高回転速度を超えたことを報知手段が報知したときに、タコメータ９等のエンジン回転数の表示手段でエンジン回転数の実際値を確認することにより、この実際値の無負荷最高回転速度に対する誤差を確認することができるので、建設機械の整備を適正、迅速に行うための有益な情報を簡便に得ることができる。
【００４８】
本建設機械では、図２で述べた制御を、従来から建設機械に設置されている既存のマイクロコンピュータ７により行っているが、こうした制御は、マイクロコンピュータ７とは別のコントローラで行ってもよい。しかしながら、こうした制御をマイクロコンピュータ７により行えば、既存のマイクロコンピュータ７を多角的に活用できて有効利用することができることに加え、従来の建設機械に簡単な改造を加えるだけで本発明を実施することができてコストアップを必要最小限にとどめることができる。本建設機械では、図２で述べた過回転防止制御手段をマイクロコンピュータ７に設けることに加えて、オーバラン防止制御手段をＥＣＭ６に設けることにより、安全の確保を二重に行っているが、前者の過回転防止制御手段は、後者のオーバラン防止制御手段の機能も果たし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の建設機械に設けられるエンジン制御機構の例を示すブロック図である。
【図２】図１のエンジン制御機構中のマイクロコンピュータの作用を説明するための流れ図である。
【図３】従来の建設機械の一例を示す斜視図である。
【図４】図３の建設機械に設置したエンジン及びその周辺の構造を示す斜視図である。
【図５】従来の建設機械に設けられたエンジン制御機構を示すブロック図である。
【図６】図５の建設機械のエンジン制御機構中のアクチュエータの詳細を示す側面図である。
【図７】エンジン回転数とエンジントルク及び出力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    エンジン（ディーゼルエンジン）
１ａ  燃料噴射ポンプ
２    フライホイール
３    油圧ポンプ
４，５  パルスセンサ
６    ＥＣＭ（EngineControl Module ）
７    マイクロコンピュータ
８    スロットル
９    タコメータ
１０    アクチュエータ
１１    レバー
１２〜１７  リンク
１２ａ，１５ａ，１７ａ  アジャスタスクリュ
１８    ガバナラック
２１    下部走行体
２２    上部旋回体
２３    旋回フレーム
２４    運転室
２５    フロント
２５ｄ    ブームシリンダ
２５ｅ    アームシリンダ
２５ｆ    バケットシリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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